Новое измерение бозона Хиггса является самым точным из когда-либо зарегистрированных

Когда сталкиваются потоки сверхбыстрых протонов, бозон Хиггса может возникнуть на кратчайший момент, прежде чем распасться на более легкие частицы.

В этот момент физики могут работать в обратном направлении, чтобы оценить массу того, что может быть самой важной и в то же время самой неуловимой частицей в Стандартной модели.

Подсчитав ошеломляющее количество столкновений протонов с помощью Большого адронного коллайдера (БАК), физики теперь получили наиболее точные данные. для этого важнейшего свойства пока еще нет.

Последние измерения, впервые опубликованные в июле, относятся к четырехлетнему периоду, когда было предсказано, что около 9 миллионов частиц бозона Хиггса были произведены на БАК, мировом Самый большой и мощный коллайдер частиц. Но экспериментально наблюдалась лишь небольшая часть этих бозонов Хиггса.

Тем не менее, этого было достаточно для международной группы исследователей, работавших над экспериментом ATLAS, одним из двух детекторов на БАКе. , чтобы получить наиболее точные измерения массы бозона Хиггса.

Биггс — довольно загадочная частица: он возникает из квантового поля, которое излучается по всей Вселенной, придавая другим фундаментальным частицам их массу.

Хотя массы других частиц в Стандартной модели физики могут быть выведены из теории, физикам приходится сравнительно слепо экспериментировать, чтобы определить массу Хиггса.

Имея точные измерения важно, учитывая важность измерения для понимания других взаимодействий частиц.

Его собственная относительно большая масса сделала наблюдение бозона Хиггса весьма сложным, и тем не менее текущие измерения массы Хиггса в три раза легче, чем предполагают модели, согласно предсказаниям.

Хотя эти расхождения еще не устранены, эти последние измерения уточняют наши лучшие оценки массы бозона Хиггса, которая влияет на то, как он взаимодействует с другими частицами и с

Исследователи объединили несколько измерений массы, основанных на распаде частицы, с более точными калибровками, чтобы получить массу бозона Хиггса 125,11 гигаэлектронвольт (ГэВ) с неопределенностью 0,11 ГэВ. Это меньше, чем масса 125,35 ГэВ и точность 0,12 процента в 2019 году .

«Этот результат в настоящее время представляет собой наиболее точное измерение массы бозона Хиггса, достигая точности 0,09 процента по этой фундаментальной величине», — пишут члены коллаборации ATLAS в своей статье.

p>

Важно, что оценка команды снижает статистическую и систематическую неопределенность массы Хиггса еще на одну ступень — неопределенность, которая ранее оставляла значительное пространство для интерпретации данных.

Более точные измерения помогают физикам проверить предсказания Стандартной модели физики элементарных частиц и обнаружить возможные отклонения – если они существуют.

Например, только в прошлом году самое точное измерение массы W-бозона выявило несколько возможных трещин в Стандартная модель, которая остается нашей лучшей рабочей моделью фундаментальных частиц и их взаимодействий. Масса W-бозона отклонялась от предсказания модели на семь стандартных отклонений, чего никто не ожидал.

Подобные отклонения намекают на какое-то новое или неизвестное явление за пределами Стандартной модели, которое не объясняет всего, что касается Вселенная. Однако точность не означает точность; возможно, ошибочны измерения, а не теория.

Что касается бозона Хиггса, то, несмотря на последние измерения, физики так и не определили его свойства – даже близко.

Во-первых, бозон Хиггса на самом деле не появляется каждый раз с одной и той же массой, скорее, он имеет разброс возможных масс, который физики называют его «шириной». В 2022 году ученые уточнили свои оценки «ширины» бозона Хиггса с большей точностью, чем когда-либо прежде.

Но, получая все более и более точные оценки массы Хиггса, физики приближаются к ответу на некоторые трудные вопросы. о загадочной частице, например: взаимодействует ли бозон Хиггса сам с собой так, как предсказывает Стандартная модель? И как он взаимодействует с другими частицами?

Еще более дикие вопросы включают в себя: существуют ли разные версии бозона Хиггса, которые мы еще не открыли, и может ли бозон Хиггса стать порталом к ​​пониманию темной материи, загадочной вещество, которое заполняет Вселенную, но которое никто никогда не видел?

Конечно, физики все еще ищут другие частицы, которые могли бы объяснить невероятную легкость бозона Хиггса, аномалия, которая преследовала их с момента открытия бозона Хиггса в 2012 году.

После завершения недавних обновлений БАКа, предназначенных для увеличения энергии и интенсивности столкновений его частиц, а также запланированных на будущее новых обновлений, которые знает, что получится?

Исследование было опубликовано в Physical Review Letters.